Galvaanisesti eristetty monikanavainen termoparimittari
Virtaniemi, Olga (2021)
Virtaniemi, Olga
2021
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2021060313749
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2021060313749
Tiivistelmä
Opinnäytetyön tarkoituksena oli toteuttaa galvaanisesti eristetty monikanavainen termoparimittari. Työssä suunniteltiin ja rakennettiin galvaanisesti eristetty monikanavainen termoparimittari , jolla mitataan lämpötila –10 ja –200 °C:n välisellä alueella K-tyyppisellä termoparilla ja joka toimii Raspberry Pi:n yhteydessä.
Opinnäytetyöraportissa käydään läpi termoparien teoriaa. Termopari on lämpötila-anturi, jonka toiminta perustuu lämpösähköilmiöön. Anturi soveltuu erittäin laajalle mittausalueelle ja haastaviin käyttöympäristöihin. Ominaisuuksiensa ansiosta termoparista on tullut suosittu teollisuudessa.
Laite suunniteltiin toimeksiantajan antaman määritelmän perusteella. Työssä avataan, mihin osiin laitteen rakenne perustuu ja selitetään kytkennässä käytettyjen komponenttien tehtävät ja toimintaperiaatteet. Termoparilta saatu jännitesignaali menee vahvistimelle, jossa jännite vahvistetaan 330-kertaiseksi. Vahvistettu signaali muunnetaan digitaaliseksi ja isolaattorin kautta lähetetään Raspberry Pi:lle. Isolaattorin rooli on tässä laitteessa tärkeä, sillä se tuottaa turvallisuutta ennen kaikkea käyttäjälle.
Piirilevysuunnittelu ja osasijoittelu toteutettiin PADS-ohjelmiston avulla. PADS on Mentor Graphicsin maksullinen piirilevysuunnitteluohjelmisto, joka on laajasti käytössä elektroniikan suunnittelussa Suomessa.
Mittarin toimivuus todettiin laboratoriossa oskilloskoopilla ja yleismittarilla tehdyissä testeissä. Mittaustulokset osoittivat, että laite on toimiva ja täyttää toimeksiantajan vaatimukset. Laitteen vaatimukset saavutetaan valitsemalla komponentit, joiden toleranssit ovat mahdollisimman pienet. Esimerkiksi käytetyt vastukset on valittu toleranssilla ±1%. A/D-muunnoksen tarkkuutta on parannettu koodilla, joka suoran yhtälön avulla kalibroi mittaustuloksia.
Valmis laite voidaan koteloida tai sitä voidaan käyttää laboratoriomittauksissa sellaisenaan. Laite on Huld Oy:n omaisuutta.
Opinnäytetyöraportissa käydään läpi termoparien teoriaa. Termopari on lämpötila-anturi, jonka toiminta perustuu lämpösähköilmiöön. Anturi soveltuu erittäin laajalle mittausalueelle ja haastaviin käyttöympäristöihin. Ominaisuuksiensa ansiosta termoparista on tullut suosittu teollisuudessa.
Laite suunniteltiin toimeksiantajan antaman määritelmän perusteella. Työssä avataan, mihin osiin laitteen rakenne perustuu ja selitetään kytkennässä käytettyjen komponenttien tehtävät ja toimintaperiaatteet. Termoparilta saatu jännitesignaali menee vahvistimelle, jossa jännite vahvistetaan 330-kertaiseksi. Vahvistettu signaali muunnetaan digitaaliseksi ja isolaattorin kautta lähetetään Raspberry Pi:lle. Isolaattorin rooli on tässä laitteessa tärkeä, sillä se tuottaa turvallisuutta ennen kaikkea käyttäjälle.
Piirilevysuunnittelu ja osasijoittelu toteutettiin PADS-ohjelmiston avulla. PADS on Mentor Graphicsin maksullinen piirilevysuunnitteluohjelmisto, joka on laajasti käytössä elektroniikan suunnittelussa Suomessa.
Mittarin toimivuus todettiin laboratoriossa oskilloskoopilla ja yleismittarilla tehdyissä testeissä. Mittaustulokset osoittivat, että laite on toimiva ja täyttää toimeksiantajan vaatimukset. Laitteen vaatimukset saavutetaan valitsemalla komponentit, joiden toleranssit ovat mahdollisimman pienet. Esimerkiksi käytetyt vastukset on valittu toleranssilla ±1%. A/D-muunnoksen tarkkuutta on parannettu koodilla, joka suoran yhtälön avulla kalibroi mittaustuloksia.
Valmis laite voidaan koteloida tai sitä voidaan käyttää laboratoriomittauksissa sellaisenaan. Laite on Huld Oy:n omaisuutta.